授课日期： 授课班级： 教者： 学生：
1 2011—2012学年第二学期范水高级中学高二物理（选修）导学案(7)
§2-1机械波的形成和传播 成际佳 2012/3/20
【学习目标】
1、知道机械波是如何形成，如何传播的
2、知道机械波传播的特点；
3、能够区别横波与纵波
活动一：机械波的形成和传播
【生成梳理】
1、什么叫做介质？什么叫机械波？
2、你能通过右图简单的说明机械波是如何产生的吗？
【学生探疑】
1、在机械波传播的过程中，介质中的质点有没有随机械波一起向前传播呢？
2、机械波在传播过程中传播了什么？
3、要形成机械波，必须要满足哪些条件？
【尝试练习】
1、下列关于机械波的形成和传播，下列说法正确的是（ ）
A、物体做机械振动，一定产生机械波
B、后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步
C、参与振动的质点群有相同的频率
D、机械波是质点随波迁移，也是振动能量的传递
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2 2、一个石子投向平静的湖水中，圆形波纹一圈圈向外传播，如果此时湖畔树上的一片树叶落在水面上，则树叶（ ）
A．渐渐飘向湖心 B．渐渐飘向湖畔
C．在落下处上下振荡 D．沿着波纹作圆周运动
活动二：了解横波的纵波
【生成梳理】
1、机械波分为哪几类？
2、什么叫波峰？什么叫波谷？
【学生探疑】
横波和纵波有什么区别？
【尝试练习】
1、区分横波和纵波是依据（ ）
A．质点振动的振幅和波的传播速度的大小
波的形成和传播
一、波的形成和传播
1．形成原因：以绳波为例(如图12-1-1所示)
图12-1-1
(1)可以将绳分成许多小部分，将每一部分看做质点。
(2)在无外来扰动之前，各个质点排列在同一直线上，各个质点所在的位置称为各自的平衡位置。
(3)由于外来的扰动，会引起绳中的某一质点振动，首先振动的这个质点称为波源。
(4)由于绳中各质点之间存在着相互作用力，作为波源的质点就带动周围质点振动，并依次带动邻近质点振动，于是振动就在绳中由近及远地传播。
2．介质
(1)定义：波借以传播的物质。
(2)特点：组成介质的质点之间有相互作用，一个质点的振动会引起相邻质点的振动。
二、横波和纵波
定义
标识性物理量 实物波形
横 波 质点的振动方向与波的传播方向互相垂直的波 (1)波峰：凸起的最高处
(2)波谷：凹下的最低处
纵 波 质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波 (1)密部：质点分布最密的位置
(2)疏部：质点分布最疏的位置
三、机械波
1．定义
机械振动在介质中传播，形成机械波。
2．产生条件
(1)要有机械振动。
(2)要有传播振动的介质。 3．机械波的实质
(1)传播振动这种运动形式。
(2)传递能量的一种方式。依靠介质中各个质点间的相互作用力而使各相邻质点依次做机械振动来传递波源的能量。
1．机械波的形成
2．波的特点
(1)振幅：像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同。
(2)周期：各质点振动的周期均与波源的振动周期相同。
(3)步调：离波源越远，质点振动越滞后。
(4)运动：各质点只在各自的平衡位置附近做往复振动，并不随波迁移。
(5)实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也传递能量和信息。
3．振动和波动的区别与联系
振动 波动
区别 研究对象 单个质点在平衡位置附近的往复运动，研究的是单个质点的“个体行为” 振动在介质中的传播，研究的是大量质点将波源振动传播的“群体行为”
机械波·知识点精解
第一节、波的形成和传播
1、机械波的形成和传播，机械波的产生条件
(1)机械振动在媒质中的传播过程叫机械波，当一个质点开始振动，会引起邻近质点的振动，从而将振动在介质中传播起来而形成机械波。
(2)机械波产生的条件有两个：既要有做机械振动的物体做振源，又要有能够传播机械振动的媒质。振源是形成机械波的必要条件但不充分。既有机械波就必有机械振动，但有机械振动不一定有机械波。
(3)机械波的传播特点
①后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动，离波源越远的质点的振动越滞后。
②对于一维简谐波来讲，各质点的振幅、周期相同且与波源相同。
③各振动质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波一起向外迁移。
④波不仅能传播振动形式和能量，而且还可以传递信息。
⑤当振源停止振动后，这种振动的形式还会继续向外传播。
⑥所有质点开始振动方向都相同，都与波源开始振动方向一致。
2、横波和纵波
分类标准：按照质点振动方向与波的传播方向的关系，可以把机械波分为横波和纵波。
(1) 横波：质点振动方向与波的传播方向垂直的机械波叫做横波，也称作凸凹波。凸起局部的最高点叫波峰，凹下局部的最低点叫波谷。
(2) 纵波:质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的机械波叫做纵波也称作疏密波；质点分布最密的地方叫做密部，质点分布最疏的地方叫做疏部。
3、振动和波动的区别和联系
〔1〕两者的联系：①振动是波动的起因，波动是振动在媒质中向周围的传播。②没有振动一定没有波动，有振动不一定有波动，但有波动一定有振动。
〔2〕两者的区别：①从运动的现象看，振动是一个质点或一个物体通过某一中心〔平衡位置〕的往复运动；而波动那么是媒质是大量质点依次发生振动而形成的集体运动。②从运动的原因看，振动是由于质点离开平衡位置后受到回复力的作用；而波动是由于弹性媒质中某一局部受到扰动后发生形变，产生了弹力而牵连与它相邻局部质点也随同它做同样的运动，这样由近及远地向外传开，在波动中各局部也受到回复力作用。③从能量的变化看，振动系统的动能和势能相互转换，对于简谐运动，动能最大时势能最小，势能最大时动能为零，总的机械能守恒，波在传播过程中，每一质点在不断的吸收和放出能量，因而波的传播过程就是能量的传输过程。
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关于机械波有关概念的讨论
作者：何美玲等
来源：《中学物理·高中》2015年第01期
近日，阅读了发表在《中学物理（高中版）》2013年第12期上的《机械波概念心理模型的建构与异构》一文（下文简称《异构》），联想到平时教学当中碰到的一些问题，觉得有关机械波的一些概念需要加以澄清，以便学生建立清晰正确的机械波有关概念.
1关于波的图象
《异构》一文利用了如图1所示的波形图去探查学生对机械波的理解.学生被要求说出图1中A、B、C、D、E、F各点的振幅.结果学生们都认为A、B、C、D、E的振幅都是5 cm，F点的振幅为零.接着《异构》评论说“对波形图的理解是有局限性的，他们能认识到它反映参与波动质点的位移分布的含义，但丢失了一列波不仅是一条直线上的点在振动，而是波传播到的地方所有质点都在振动的含义，他们曲解为波形图上振幅大小范围所限定那些点才有可能参与振动，而且波形曲线上的那些点才会运动.”显然，《异构》一文认为A、B、C、D、E、F各点的振幅都是5 cm，而且在下文还把学生的错误归因为“学生的机械波不完备心理模型和绳波概念原型的„捆绑‟ ”.看来对机械波的波形图的理解不仅学生当中存在错误，老师当中也有问题.
错误在于把“波形图”与“波的实物图”混淆起来了.“波形图”是在Oxy直角坐标系中把x轴的各点作为各个质点的平衡位置，亦即为某一时刻各个质点的位置的横坐标xi，而y轴表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，亦即为某一时刻各个质点的位置的纵坐标yi，所有的（xi，yi）的集合构成了一条波动曲线，即“波形图”.所以，在“波动曲线”上的各点与实际介质中我们所观察的各点在某一时刻的位置有一个对应关系，但是介质中的其它未被取为观察点的质点的位置未在“波形图”中得到反映，所以不在“波动曲线”上的E、F点没有意义，并不对应于介质中的什么点.
